JP2015139730A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

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英典 宮本
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勉 佐保田
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Abstract

【課題】塗布膜の性質にバラツキが生じることを抑制することが可能な塗布装置及び塗布方法を提供する。
【解決手段】金属及び溶媒を含む液状体を基板に吐出するノズルを有する塗布部と、塗布部に液状体を供給する液状体供給部と、塗布部と液状体供給部との間を接続し、液状体が流通する流通部と、流通部に接続可能に設けられ、流通部に洗浄液を供給する洗浄液供給部とを備える。
【選択図】図6

Description

本発明は、塗布装置及び塗布方法に関する。
Cu、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ga、In、Ti、Znおよびこれらの組合せなどの金属と、S、Se、Te、およびこれらの組合せなどの元素カルコゲンとを含む半導体材料を用いたCIGS型太陽電池やCZTS型太陽電池は、高い変換効率を有する太陽電池として注目されている(例えば特許文献1〜特許文献3参照)。例えば、CZTS型太陽電池は、光吸収層(光電変換層)として、Cu、Zn、Sn、Seの4種類の半導体材料からなる膜を用いる構成になっている。
このCZTS型太陽電池は、従来型の太陽電池に比べて光吸収層の厚さを薄くすることができるため、曲面への設置や運搬が容易となる。このため、高性能でフレキシブルな太陽電池として、広い分野への応用が期待されている。光吸収層を形成する手法として、従来、例えば蒸着法やスパッタリング法などを用いて形成する手法が知られていた(例えば、特許文献2〜特許文献5参照)。
特開平11−340482号公報 特開2005−51224号公報 特表2009−537997号公報 特開平1−231313号公報 特開平11−273783号公報
これに対して、本発明者は、光吸収層を形成する手法として、上記半導体材料を液状体で基板上に塗布する手法を提案する。光吸収層を液状体の塗布によって形成する場合、以下の課題が挙げられる。
液状体をノズルに供給する場合、液状体の供給源からノズルまでの間に液状体が残存すると、新たな液状体をノズルに供給した際に、残存した液状体と新たな液状体とが混じり合ってしまう可能性がある。残存した液状体と新たな液状体とが混じり合った状態で液状体が基板に塗布されると、基板に形成される塗布膜の性質にバラツキが生じるおそれがある。
以上のような事情に鑑み、本発明は、塗布膜の性質にバラツキが生じることを抑制することが可能な塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る塗布装置は、金属及び溶媒を含む液状体を基板に吐出するノズルを有する塗布部と、前記塗布部に前記液状体を供給する液状体供給部と、前記塗布部と前記液状体供給部との間を接続し、前記液状体が流通する流通部と、前記流通部に接続可能に設けられ、前記流通部に洗浄液を供給する洗浄液供給部とを備える。
この構成によれば、流通部に接続可能な洗浄液供給部を備えるため、液状体供給部からノズルまでの間の流通部に液状体が残存しても、液状体供給部に代えて洗浄液供給部を流通部に接続させ、ノズルに対して洗浄液を供給することで、流通部に残存した液状体を排出して、流通部を洗浄することができる。そのため、新たな液状体をノズルに供給した際に、流通部において残存した液状体と新たな液状体とが混じり合ってしまうことを抑制することができる。よって、塗布膜の性質にバラツキが生じることを抑制することができる。
上記の塗布装置は、前記流通部及び前記塗布部のうち少なくとも一方から前記洗浄液を回収し、回収した前記洗浄液を前記流通部及び前記塗布部のうち少なくとも一方に供給する循環部を更に備えてもよい。
この構成によれば、回収した洗浄液を流通部と塗布部との間で循環させることで、流通部と塗布部との間を洗浄することができる。そのため、新たな液状体をノズルに供給した際に、流通部と塗布部において残存した液状体と新たな液状体とが混じり合ってしまうことを抑制することができる。よって、塗布膜の性質にバラツキが生じることを抑制することができる。
上記の塗布装置において、前記循環部は、前記ノズルから吐出された前記洗浄液を回収する第一回収部を有してもよい。
この構成によれば、ノズルから吐出された洗浄液を回収することができるので、洗浄液を無駄なく利用することができる。
上記の塗布装置において、前記循環部は、前記ノズルの内部に保持された前記洗浄液を回収する第二回収部を有してもよい。
この構成によれば、ノズルの内部に保持された洗浄液を回収することができるので、洗浄液を無駄なく利用することができる。
上記の塗布装置において、前記ノズルは、当該ノズルの内外を連通する通気部を有し、前記第二回収部は、前記通気部を介して前記洗浄液を回収してもよい。
この構成によれば、ノズルの内外を連通する通気部を介して洗浄液を回収することができるので、ノズルの内部に保持された洗浄液を漏れなく利用することができる。
上記の塗布装置において、前記循環部は、前記流通部から前記洗浄液を回収する第三回収部を有してもよい。
この構成によれば、流通部の洗浄液を回収することができるので、洗浄液を無駄無く利用することができる。
上記の塗布装置において、前記流通部は、前記洗浄液を貯留する貯留部を有し、前記循環部は、回収した前記洗浄液を前記貯留部に送る洗浄液流通部を有してもよい。
この構成によれば、回収した洗浄液を流通部に設けられた貯留部へ送ることができるので、洗浄液が流通部において滞留することを抑制することができる。
上記の塗布装置において、前記洗浄液として、前記溶媒が用いられてもよい。
この構成によれば、液状体に含まれる溶媒を洗浄液として利用することができるので、別個に洗浄液を用いる必要がなくなる。
上記の塗布装置は、前記流通部の接続先を、所定のタイミングで前記液状体供給部と前記洗浄液供給部との間で切り替える制御部を更に備えてもよい。
この構成によれば、所定のタイミングで、流通部に残存した液状体を排出して、流通部を洗浄することができる。
上記の塗布装置において、前記所定のタイミングは、前記液状体供給部を交換するタイミング及び前記塗布部の吐出動作が待機状態となるタイミングのうち少なくとも一方を含んでもよい。
この構成によれば、液状体供給部を交換するタイミング又は塗布部の吐出動作が待機状態となるタイミングで、流通部に残存した液状体を排出して、流通部を洗浄することができる。
本発明の第二の態様に係る塗布方法は、金属及び溶媒を含む液状体を、塗布部に設けられるノズルに対して、液状体供給部から流通部を介して供給する液状体供給ステップと、供給された前記液状体を前記ノズルから前記基板に吐出する吐出ステップと、前記液状体供給部に代えて前記洗浄液供給部を前記流通部に接続させ、前記ノズルに対して洗浄液を供給する洗浄液供給ステップとを含む。
この方法によれば、洗浄液供給ステップを含むため、液状体供給部からノズルまでの間の流通部に液状体が残存しても、液状体供給部に代えて洗浄液供給部を流通部に接続させ、ノズルに対して洗浄液を供給することで、流通部に残存した液状体を排出して、流通部を洗浄することができる。そのため、新たな液状体をノズルに供給した際に、流通部において残存した液状体と新たな液状体とが混じり合ってしまうことを抑制することができる。よって、塗布膜の性質にバラツキが生じることを抑制することができる。
上記の塗布方法は、前記流通部及び前記塗布部のうち少なくとも一方から前記洗浄液を回収し、回収した前記洗浄液を前記流通部及び前記塗布部のうち少なくとも一方に供給する循環ステップを更に含んでいてもよい。
この方法によれば、回収した洗浄液を流通部と塗布部との間で循環させることで、流通部と塗布部との間を洗浄することができる。そのため、新たな液状体をノズルに供給した際に、流通部と塗布部において残存した液状体と新たな液状体とが混じり合ってしまうことを抑制することができる。よって、塗布膜の性質にバラツキが生じることを抑制することができる。
上記の塗布方法において、前記循環ステップは、前記ノズルから吐出された前記洗浄液を回収する第一回収ステップを含んでもよい。
この方法によれば、ノズルから吐出された洗浄液を回収することができるので、洗浄液を無駄なく利用することができる。
上記の塗布方法において、前記循環ステップは、前記ノズルの内部に保持された前記洗浄液を回収する第二回収ステップを含んでもよい。
この方法によれば、ノズルの内部に保持された洗浄液を回収することができるので、洗浄液を無駄なく利用することができる。
上記の塗布方法において、前記ノズルは、当該ノズルの内外を連通する通気部を有し、前記第二回収ステップは、前記通気部を介して前記洗浄液を回収することを含んでもよい。
この方法によれば、ノズルの内外を連通する通気部を介して洗浄液を回収することができるので、ノズルの内部に保持された洗浄液を漏れなく利用することができる。
上記の塗布方法において、前記循環ステップは、前記流通部から前記洗浄液を回収する第三回収ステップを含んでもよい。
この方法によれば、流通部の洗浄液を回収することができるので、洗浄液を無駄無く利用することができる。
上記の塗布方法において、前記流通部は、前記洗浄液を貯留する貯留部を有し、前記循環ステップは、回収した前記洗浄液を前記貯留部に送る洗浄液流通ステップを含んでもよい。
この方法によれば、回収した洗浄液を貯留部へ送ることができるので、洗浄液が流通部において滞留することを抑制することができる。
上記の塗布方法において、前記洗浄液として、前記溶媒が用いられてもよい。
この方法によれば、液状体に含まれる溶媒を洗浄液として利用することができるので、別個に洗浄液を用いる必要がなくなる。
上記の塗布方法は、前記流通部の接続先を、所定のタイミングで前記液状体供給部と前記洗浄液供給部との間で切り替える切替ステップを更に含んでもよい。
この方法によれば、所定のタイミングで、流通部に残存した液状体を排出して、流通部を洗浄することができる。
上記の塗布方法において、前記所定のタイミングは、前記液状体供給部を交換するタイミング及び前記塗布部の吐出動作が待機状態となるタイミングのうち少なくとも一方を含んでもよい。
この方法によれば、液状体供給部を交換するタイミング又は塗布部の吐出動作が待機状態となるタイミングで、流通部に残存した液状体を排出して、流通部を洗浄することができる。
本発明によれば、塗布膜の性質にバラツキが生じることを抑制することが可能な塗布装置及び塗布方法を提供することができる。
本発明の第一実施形態に係る塗布装置の全体構成を示す平面図である。 本実施形態に係る塗布装置の全体構成を示す側面図である。 本実施形態に係るノズルの構成を示す図である。 本実施形態に係るノズルを−Z側から見たときの構成を示す図である。 本実施形態に係るノズル及びノズル先端管理部の断面形状を示す図である。 本実施形態に係る塗布処理部の流路構成を示す配管図である。 本実施形態に係る減圧乾燥部の構成を示す図である。 本実施形態に係る加熱チャンバーの構成を示す断面図である。 本実施形態に係る塗布装置の塗布処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の塗布処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の塗布処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の塗布処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の塗布処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の減圧乾燥処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の減圧乾燥処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の減圧乾燥処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の減圧乾燥処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図である。 本実施形態に係る塗布処理部の吐出動作を説明するための配管図である。 本実施形態に係る塗布処理部の洗浄動作を説明するための配管図である。 本発明の第二実施形態に係る塗布処理部の流路構成を示す配管図である。 本実施形態に係る第一回収ステップにおける塗布処理部の回収動作を説明するための配管図である。 本実施形態に係る第二回収ステップにおける塗布処理部の回収動作を説明するための配管図である。 本発明の第三実施形態に係る塗布処理部の流路構成を示す配管図である。 本発明の第四実施形態に係る塗布処理部の流路構成を示す配管図である。 本発明の変形例に係る塗布処理部の流路構成を示す配管図である。 本発明の変形例に係る塗布処理部の流路構成を示す配管図である。 本発明の変形例に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図である。 本発明の変形例に係る塗布装置の全体構成を示す平面図である。 本発明の変形例に係る塗布装置の全体構成を示す模式図である。
(第一実施形態)
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。
図1は、本実施形態に係る塗布装置CTRの全体構成を示す平面図である。図2は、本実施形態に係る塗布装置CTRの全体構成を示す側面図である。
図1及び図2に示すように、塗布装置CTRは、基板Sに液状体を塗布する装置である。塗布装置CTRは、基板供給回収部LU、第一チャンバーCB1、第二チャンバーCB2、接続部CN及び制御部CONTを有している。第一チャンバーCB1は、塗布処理部CTを有している。第二チャンバーCB2は、焼成部BKを有している。接続部CNは、減圧乾燥部VDを有している。
塗布装置CTRは、例えば工場などの床面FLに載置されて用いられる。塗布装置CTRは、一つの部屋に収容される構成であっても構わないし、複数の部屋に分割して収容される構成であっても構わない。塗布装置CTRは、基板供給回収部LU、塗布処理部CT、減圧乾燥部VD及び焼成部BKがこの順で一方向に並んで配置されている。
尚、装置構成について、塗布装置CTRは、基板供給回収部LU、塗布処理部CT、減圧乾燥部VD及び焼成部BKがこの順で一方向に並んで配置されることに限られることは無い。例えば、基板供給回収部LUが不図示の基板供給部と不図示の基板回収部に分割されても構わない。勿論、基板供給回収部LU、塗布処理部CT、減圧乾燥部VD及び焼成部BKが一方向に並んで配置されていなくてもよく、不図示のロボットを中心とした上下に積層する配置や、左右に配置する構成でもよい。
以下の各図において、本実施形態に係る塗布装置CTRの構成を説明するにあたり、表記の簡単のため、XYZ座標系を用いて図中の方向を説明する。当該XYZ座標系においては、床面に平行な平面をXY平面とする。このXY平面において塗布装置CTRの各構成要素(基板供給回収部LU、塗布処理部CT、減圧乾燥部VD及び焼成部BK)が並べられた方向をX方向と表記し、XY平面上でX方向に直交する方向をY方向と表記する。XY平面に垂直な方向はZ方向と表記する。X方向、Y方向及びZ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が+方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。
本実施形態では、基板Sとして、例えばガラスや樹脂などからなる板状部材を用いている。本実施形態では更に、基板S上に裏面電極としてスパッタにてモリブデンを形成している。勿論、裏面電極として、他の導電性物質を用いる構成としても構わない。
本実施形態では、基板Sとして、Z方向視における寸法が330mm×330mmの基板を例に挙げて説明する。尚、基板Sの寸法については、上記のような330mm×330mmの基板に限られることは無い。例えば、基板Sとして、寸法が125mm×125mmの基板を用いても構わないし、寸法が1m×1mの基板を用いても構わない。勿論、上記寸法よりも大きい寸法の基板や小さい寸法の基板を適宜用いることができる。
本実施形態では、基板Sに塗布する液状体として、例えば所定の溶媒に、銅(Cu)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、セレン(Se)または銅(Cu)、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)、セレン(Se)といった金属を含有する液状組成物を用いている。この液状組成物は、CIGSまたはCZTS型太陽電池の光吸収層(光電変換層)を構成する金属材料を含んでいる。
本実施形態では、この液状組成物は、CIGSまたはCZTS太陽電池の光吸収層のグレインサイズを確保するための物質を含んでいる。勿論、液状体として、他の金属、例えば金属ナノ粒子を分散させた液状体を用いる構成としても構わない。
(基板供給回収部)
基板供給回収部LUは、塗布処理部CTに対して未処理の基板Sを供給すると共に、塗布処理部CTからの処理済の基板Sを回収する。基板供給回収部LUは、チャンバー10を有している。チャンバー10は、直方体の箱状に形成されている。チャンバー10の内部には、基板Sを収容可能な収容室10aが形成されている。チャンバー10は、第一開口部11、第二開口部12及び蓋部14を有している。第一開口部11及び第二開口部12は、収容室10aとチャンバー10の外部とを連通する。
第一開口部11は、チャンバー10の+Z側の面に形成されている。第一開口部11は、Z方向視で基板Sの寸法よりも大きく形成されている。チャンバー10の外部に取り出される基板Sや、収容室10aへ収容される基板Sは、第一開口部11を介して基板供給回収部LUに出し入れされる。
第二開口部12は、チャンバー10の+X側の面に形成されている。第二開口部12は、X方向視で基板Sの寸法よりも大きく形成されている。塗布処理部CTへ供給される基板Sや塗布処理部CTから戻される基板Sは、第二開口部12を介して基板供給回収部LUに出し入れされる。
蓋部14は、第一開口部11を開放又は閉塞させる。蓋部14は、矩形の板状に形成されている。蓋部14は、不図示のヒンジ部を介して第一開口部11の+X側の辺に取り付けられている。このため、蓋部14は、第一開口部11の+X側の辺を中心としてY軸周りに回動する。第一開口部11は、蓋部14をY軸周りに回動させることで開閉可能となっている。
収容室10aには、基板搬送部15が設けられている。基板搬送部15は、複数のローラー17を有している。ローラー17は、Y方向に一対配置されており、当該一対のローラー17がX方向に複数並んでいる。
各ローラー17は、Y軸方向を中心軸方向としてY軸周りに回転可能に設けられている。複数のローラー17は、それぞれ等しい径となるように形成されており、複数のローラー17の+Z側の端部はXY平面に平行な同一平面上に配置されている。このため、複数のローラー17は、基板SがXY平面に平行な姿勢になるように当該基板Sを支持可能である。
各ローラー17は、例えば不図示のローラー回転制御部によって回転が制御されるようになっている。基板搬送部15は、複数のローラー17が基板Sを支持した状態で各ローラー17をY軸周りに時計回り又は反時計回りに回転させることにより、基板SをX方向(+X方向又は−X方向)に搬送する。基板搬送部15としては、基板を浮上させて搬送する不図示の浮上搬送部を用いても構わない。
(第一チャンバー)
第一チャンバーCB1は、床面FLに載置された基台BC上に配置されている。第一チャンバーCB1は、直方体の箱状に形成されている。第一チャンバーCB1の内部には、処理室20aが形成されている。塗布処理部CTは、処理室20aに設けられている。塗布処理部CTは、基板Sに対して液状体の塗布処理を行う。
第一チャンバーCB1は、第一開口部21及び第二開口部22を有している。第一開口部21及び第二開口部22は、処理室20aと第一チャンバーCB1の外部とを連通する。第一開口部21は、第一チャンバーCB1の−X側の面に形成されている。第二開口部22は、第一チャンバーCB1の+X側の面に形成されている。第一開口部21及び第二開口部22は、基板Sが通過可能な寸法に形成されている。基板Sは、第一開口部21及び第二開口部22を介して第一チャンバーCB1に出し入れされる。
塗布処理部CTは、塗布部31、処理ステージ28、ノズル駆動部NA、メンテナンス部32、液状体供給部33、洗浄液供給部34、廃液貯留部35、気体供給排出部37及び基板搬送部25を有する。
塗布部31は、ノズルNZを有している。
図3は、ノズルNZの構成を示す図である。
図3に示すように、ノズルNZは、長尺状に形成されており、長手方向がX方向に平行になるように配置されている。ノズルNZは、本体部NZa及び突出部NZbを有している。本体部NZaは、内部に液状体を収容可能な筐体である。本体部NZaは、例えばチタン又はチタン合金を含んだ材料を用いて形成されている。突出部NZbは、本体部NZaに対して+X側及び−X側にそれぞれ突出して形成されている。突出部NZbは、ノズル駆動部NAの一部に保持される。
図4は、ノズルNZを−Z側から見たときの構成を示す図である。
図4に示すように、ノズルNZは、本体部NZaの−Z側の端部(先端TP)に吐出口OPを有している。吐出口OPは、液状体が吐出される開口部である。吐出口OPは、X方向に長手となるようにスリット状に形成されている。吐出口OPは、例えば長手方向が基板SのX方向の寸法とほぼ同一となるように形成されている。吐出口OPは、ノズルNZの先端TPに対向する吐出領域に液状体を吐出するように形成されている。
ノズルNZは、例えば上記のCu、In、Ga、Seの4種類の金属が所定の組成比で混合された液状体を吐出する。ノズルNZは、接続配管(不図示)などを介して、それぞれ液状体供給部33に接続されている。ノズルNZは、内部に液状体を保持する保持部を有している。尚、上記保持部に保持された液状体の温度を調整する温調部が配置されていても構わない。
図1及び図2に戻って、処理ステージ28は、塗布処理の対象となる基板Sを載置する。処理ステージ28の+Z側の面は、基板Sを載置する基板載置面となっている。当該基板載置面は、XY平面に平行に形成されている。処理ステージ28は、例えばステンレスなどを用いて形成されている。
ノズル駆動部NAは、ノズルNZをX方向に移動させる。ノズル駆動部NAは、リニアモータ機構を構成する固定子40及び可動子41を有している。尚、ノズル駆動部NAとしては、例えばボールスクリュー機構など、他の駆動機構が用いられた構成であっても構わない。
固定子40は、Y方向に延在されている。固定子40は、支持フレーム38に支持されている。支持フレーム38は、第一フレーム38a及び第二フレーム38bを有している。第一フレーム38aは、処理室20aの−Y側端部に配置されている。第二フレーム38bは、処理室20aのうち第一フレーム38aとの間で処理ステージ28を挟む位置に配置されている。
可動子41は、固定子40の延在方向(Y方向)に沿って移動可能である。可動子41は、ノズル支持部材42及び昇降部43を有する。ノズル支持部材42は、門型に形成されており、ノズルNZの突出部NZbを保持する保持部42aを有している。ノズル支持部材42は、昇降部43と共に固定子40に沿って第一フレーム38aと第二フレーム38bとの間をY方向に一体的に移動する。このため、ノズル支持部材42に保持されるノズルNZは、処理ステージ28をY方向に跨いで移動する。ノズル支持部材42は、昇降部43の昇降ガイド43aに沿ってZ方向に移動する。可動子41は、ノズル支持部材42をY方向及びZ方向に移動させる不図示の駆動源を有している。
メンテナンス部32は、ノズルNZのメンテナンスを行う部分である。メンテナンス部32は、ノズル待機部44及びノズル先端管理部45を有している。
ノズル待機部44は、ノズルNZの先端TPが乾燥しないように当該先端TPをディップさせる不図示のディップ部と、ノズルNZを交換する場合やノズルNZに供給する液状体を交換する場合にノズルNZ内に保持された液状体を排出する不図示の排出部とを有している。
ノズル先端管理部45は、ノズルNZの先端TP及びその近傍を洗浄したり、ノズルNZの吐出口OPから予備的に吐出したりすることで、ノズル先端のコンディションを整える部分である。ノズル先端管理部45は、ノズルNZの先端TPを払拭する払拭部45aと、当該払拭部45aを案内するガイドレール45bと、を有している。ノズル先端管理部45には、ノズルNZから排出された液状体や、ノズルNZの洗浄に用いられた洗浄液などを収容する廃液収容部35aが設けられている。
図5は、ノズルNZ及びノズル先端管理部45の断面形状を示す図である。
図5に示すように、払拭部45aは、断面視においてノズルNZの先端TP及び先端TP側の斜面の一部を覆う形状に形成されている。
図1及び図5に示すように、ガイドレール45bは、ノズルNZの吐出口OPをカバーするようにX方向に延びている。払拭部45aは、不図示の駆動源などにより、ガイドレール45bに沿ってX方向に移動可能に設けられている。払拭部45aがノズルNZの先端TPに接触した状態でX方向に移動することで、先端TPが払拭されることになる。
液状体供給部33は、第一液状体収容部33a及び第二液状体収容部33bを有している。第一液状体収容部33a及び第二液状体収容部33bには、基板Sに塗布する液状体が収容される。また、第一液状体収容部33a及び第二液状体収容部33bは、それぞれ異なる種類の液状体を収容可能である。
洗浄液供給部34は、塗布処理部CTの各部、具体的にはノズルNZの内部やノズル先端管理部45などを洗浄する洗浄液が収容されている。洗浄液供給部34は、不図示の配管やポンプなどを介して、これらノズルNZの内部やノズル先端管理部45などに接続されている。
廃液貯留部35は、ノズルNZから吐出された液体のうち再利用しない分を回収する。尚、ノズル先端管理部45のうち、予備吐出を行う部分と、ノズルNZの先端TPを洗浄する部分とが別々に設けられた構成であっても構わない。また、ノズル待機部44において予備吐出を行う構成であっても構わない。
気体供給排出部37は、気体供給部37a及び排気部37bを有している。気体供給部37aは、処理室20aに窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを供給する。排気部37bは、処理室20aを吸引し、処理室20aの気体を第一チャンバーCB1の外部に排出する。
基板搬送部25は、処理室20aにおいて基板Sを搬送する。基板搬送部25は、複数のローラー27を有している。ローラー27は、処理室20aのY方向の中央部をX方向に横切るように二列に配置されている。各列に配置されるローラー27は、それぞれ基板Sの+Y側端辺及び−Y側端辺を支持する。
基板Sを支持した状態で各ローラー27をY軸周りに時計回り又は反時計回りに回転させることにより、各ローラー27によって支持される基板SがX方向(+X方向又は−X方向)に搬送される。尚、基板を浮上させて搬送する不図示の浮上搬送部を用いても構わない。
図6は、塗布処理部CTにおける液状体、洗浄液、気体の流路構成を示す配管図である。
図6に示すように、塗布処理部CTには、塗布部31、液状体供給部33、流通部100、収容部110、洗浄液供給部34及び切替制御部104が設けられている。尚、切替制御部104は、特許請求の範囲に記載の制御部に相当する。
塗布部31は、金属及び溶媒を含む液状体を基板Sに吐出するノズルNZを有する。
液状体供給部33は、塗布部31に液状体を供給する。
流通部100は、塗布部31と液状体供給部33との間を接続し、液状体が流通する。流通部100のうち液状体供給部33の側が上流側であり、ノズルNZの側が下流側である。
流通部100は、配管101、エアベントタンク102、配管103、吐出ポンプ106、配管107、ノズル管108及びノズル管109を有している。
配管101のうち上流側の端部は、液状体供給部33に接続されている。本実施形態では、配管101が第一液状体収容部33aに接続されている場合を代表して説明する。尚、配管101が第二液状体収容部33bに接続されている場合においても、以下の説明と同様の説明が可能である。
配管101のうち下流側の端部は、注入口101aを介してエアベントタンク102に接続されている。エアベントタンク102は、第一液状体収容部33aに対して液状体の供給経路の下流側に配置されている。エアベントタンク102は、液状体に含まれる気体を除去する。エアベントタンク102には、図示を省略するが、窒素ガス加圧ライン、圧力抜きライン、ドレインラインが設けられている。これらの各ラインには、エアオペバルブが設けられており、エアオペバルブによって各ラインが開閉可能に構成されている。
配管103は、エアベントタンク102の下流側に接続されている。配管103には、フィルタ103aが取り付けられている。フィルタ103aは、配管103を流通する液状体から異物を除去する。尚、フィルタ103aが省略された構成であっても構わない。配管103の下流側の端部は、吐出ポンプ106に接続されている。
吐出ポンプ106は、液状体をノズルNZ側へ押し出すポンプである。吐出ポンプ106の下流側には、配管107が接続されている。配管107の下流側の端部は、ノズル管108及びノズル管109に接続されている。
ノズル管108及びノズル管109は、配管107の下流側の端部から分岐するように形成されている。ノズル管108は、注入口108aを介してノズルNZの長手方向の一端部に接続されている。ノズル管109は、注入口109aを介してノズルNZの長手方向の他端部に接続されている。注入口109aには、ノズル管109の開閉を切り替える弁が設けられている。この弁は、制御部CONT(図1参照)の制御により切替可能である。
ノズル管109とノズルNZとの接続部分には、ノズルNZの内部と外部とを連通する通気部NZhが形成されている。ノズル管109は、通気部NZhを介してノズルNZに接続されている。
収容部110は、流通部100を流通した液状体、すなわちノズルNZから吐出された液状体を収容する。収容部110は、ノズルNZの下方(−Z方向側)においてノズルNZの先端TPと対向する位置に設けられている。
収容部110は、廃液収容部35a、配管111、ケミカルポンプ112、配管113及び廃液貯留部35を有している。
配管111は、廃液収容部35aとケミカルポンプ112とを接続する。配管111には、エアオペバルブ111aが取り付けられている。エアオペバルブ111aは、廃液収容部35aに収容された液状体の配管111からケミカルポンプ112への流路を開閉させる。
ケミカルポンプ112は、配管113を介して廃液貯留部35に接続されている。ケミカルポンプ112は、配管111から配管113へ液状体を吸引する。ケミカルポンプ112に吸引力により、配管111を流通する液状体が配管113へと流れ込むようになっている。
配管101のうち上流側の端部には、洗浄液供給部34が接続可能に設けられている。洗浄液供給部34は、流通部100に洗浄液を供給する。洗浄液としては、液状体に含まれる溶媒が用いられる。尚、洗浄液は、これに限らず、種々のものを用いてよい。
切替制御部104は、配管101の上流側の端部の接続先を、所定のタイミングで第一液状体収容部33aと洗浄液供給部34との間で切り替える。
所定のタイミングは、第一液状体収容部33aを交換するタイミングである。例えば、所定のタイミングとしては、第一液状体収容部33aと第二液状体収容部33b(図1参照)とを交換するタイミングが挙げられる。
尚、これに限らず、所定のタイミングが、塗布部31の吐出動作が待機状態(アイドリング状態)となるタイミングを含んでもよい。すなわち、所定のタイミングは、第一液状体収容部33aを交換するタイミング及び塗布部31の吐出動作が待機状態となるタイミングのうち少なくとも一方を含んでもよい。
(接続部)
図1及び図2に示すように、接続部CNは、第一チャンバーCB1と第二チャンバーCB2とを接続する。基板Sは、接続部CNを経由して、第一チャンバーCB1と第二チャンバーCB2との間を移動するようになっている。接続部CNは、第三チャンバーCB3を有している。
第三チャンバーCB3は、直方体の箱状に形成されている。第三チャンバーCB3の内部には、処理室50aが形成されている。本実施形態では、処理室50aには、減圧乾燥部VDが設けられている。減圧乾燥部VDは、基板S上に塗布された液状体を乾燥させる。第三チャンバーCB3には、ゲートバルブV2及びV3が設けられている。
第三チャンバーCB3は、第一開口部51及び第二開口部52を有している。第一開口部51及び第二開口部52は、処理室50aと第三チャンバーCB3の外部とを連通する。第一開口部51は、第三チャンバーCB3の−X側の面に形成されている。第二開口部52は、第三チャンバーCB3の+X側の面に形成されている。第一開口部51及び第二開口部52は、基板Sが通過可能な寸法に形成されている。基板Sは、第一開口部51及び第二開口部52を介して第三チャンバーCB3に出し入れされる。
(減圧乾燥部)
図7は、減圧乾燥部VDの構成を示す図である。
図7に示すように、減圧乾燥部VDは、基板搬送部55、気体供給部58、排気部59及び加熱部53を有している。
基板搬送部55は、複数のローラー57を有している。ローラー57は、Y方向に一対配置されており、当該一対のローラー57がX方向に複数並んでいる。複数のローラー57は、第一開口部51を介して処理室50aに配置された基板Sを支持する。
基板Sを支持した状態で各ローラー57をY軸周りに時計回り又は反時計回りに回転させることにより、各ローラー57によって支持される基板SがX方向(+X方向又は−X方向)に搬送される。尚、基板を浮上させて搬送する不図示の浮上搬送部を用いても構わない。
気体供給部58は、処理室50aに窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを供給する。気体供給部58は、第一供給部58a及び第二供給部58bを有している。第一供給部58a及び第二供給部58bは、ガスボンベやガス管などのガス供給源58cに接続されている。処理室50aへのガスの供給は主として第一供給部58aを用いて行われる。第二供給部58bは、第一供給部58aによる気体の供給量を微調整する。
排気部59は、処理室50aの気体を吸引し、処理室50aの気体を第三チャンバーCB3の外部に排出して、処理室50aを減圧させる。処理室50aを減圧させることにより、基板Sの液状体に含まれる溶媒の蒸発を促進させ、液状体を乾燥させる。排気部59は、第一吸引部59a及び第二吸引部59bを有している。第一吸引部59a及び第二吸引部59bは、ポンプなどの吸引源59c及び59dに接続されている。処理室50aからの吸引は主として第一吸引部59aを用いて行われる。第二吸引部59bは、第一吸引部59aによる吸引量を微調整する。
加熱部53は、処理室50aに配置された基板S上の液状体を加熱する。加熱部53としては、例えば赤外線装置やホットプレートなどが用いられる。加熱部53の温度は、例えば室温〜100℃程度に調整可能である。加熱部53を用いることにより、基板S上の液状体に含まれる溶媒の蒸発を促進させ、減圧下での乾燥処理をサポートする。
加熱部53は、昇降機構53aに接続されている。昇降機構53aは、加熱部53をZ方向に移動させる。昇降機構53aとしては、例えばモーター機構やエアシリンダ機構などが用いられている。昇降機構53aにより加熱部53をZ方向に移動させることにより、加熱部53と基板Sとの間の距離を調整できるようになっている。昇降機構53aによる加熱部53の移動量や移動のタイミングなどは、制御部CONTによって制御されるようになっている。
(第二チャンバー)
図1及び図2に示すように、第二チャンバーCB2は、床面FLに載置された基台BB上に配置されている。第二チャンバーCB2は、直方体の箱状に形成されている。第二チャンバーCB2の内部には、処理室60aが形成されている。焼成部BKは、処理室60aに設けられている。焼成部BKは、基板S上に塗布された塗布膜を焼成する。
第二チャンバーCB2は、開口部61を有している。開口部61は、処理室60aと第二チャンバーCB2の外部とを連通する。開口部61は、第二チャンバーCB2の−X側の面に形成されている。開口部61は、基板Sが通過可能な寸法に形成されている。基板Sは、開口部61を介して第二チャンバーCB2に出し入れされる。
焼成部BKは、基板搬送部65及び気体供給部68、排気部69及び加熱チャンバー70を有している。
基板搬送部65は、複数のローラー67と、アーム部71とを有している。ローラー67は、Y方向に一対配置されており、当該一対のローラー67がX方向に複数並んでいる。複数のローラー67は、開口部61を介して処理室60aに配置された基板Sを支持する。
基板Sを支持した状態で各ローラー67をY軸周りに時計回り又は反時計回りに回転させることにより、各ローラー67によって支持される基板SがX方向(+X方向又は−X方向)に搬送される。尚、基板を浮上させて搬送する不図示の浮上搬送部を用いても構わない。
アーム部71及び加熱チャンバー70は、架台74上に配置されている。アーム部71は、複数のローラー67と加熱チャンバー70との間で基板Sの受け渡しを行う。アーム部71は、搬送アーム72及びアーム駆動部73を有している。搬送アーム72は、基板支持部72a及び移動部72bを有している。基板支持部72aは、基板Sの+Y側及び−Y側の辺を支持する。移動部72bは、基板支持部72aに連結されており、X方向に移動可能であり、かつθZ方向に回動可能である。
アーム駆動部73は、移動部72bをX方向又はθZ方向に駆動する。アーム駆動部73によって移動部72bを+X方向に移動させた場合には、基板支持部72aが加熱チャンバー70内に挿入されると共に、基板Sが加熱チャンバー70のZ方向視中央部に配置されるようになっている。
気体供給部68は、処理室60aに窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを供給する。排気部69は、処理室60aを吸引し、処理室60aの気体を第二チャンバーCB2の外部に排出する。
図8は、加熱チャンバー70の構成を示す断面図である。
図8に示すように、加熱チャンバー70は、第一収容部81、第二収容部82、第一加熱板83、第二加熱板84、リフト部85、封止部86、気体供給部87及び排気部88を有している。
第一収容部81は、Z方向視において矩形の枡状に形成されており、開口部が+Z側を向くように加熱チャンバー70の底部に載置されている。第二収容部82は、Z方向視において矩形の枡状に形成されており、開口部が第一収容部81に対向するように配置されている。第二収容部82は、不図示の昇降機構を用いてZ方向に移動可能である。第二収容部82の縁部82aを第一収容部81の縁部81aに重ねることにより、当該第一収容部81及び第二収容部82の内部が密閉される。この場合、第一収容部81、第二収容部82及び封止部86によって密閉された焼成室80が形成される。
第一加熱板83は、第一収容部81に収容されている。第一加熱板83は、基板Sを載置させた状態で当該基板Sを加熱する。第一加熱板83は、例えば石英などを用いて形成されており、内部には赤外線装置やホットプレートなどの加熱装置が設けられている。第一加熱板83の温度は、例えば200℃〜800℃程度に調整可能である。第一加熱板83には複数の貫通孔83aが形成されている。貫通孔83aは、リフト部85の一部を貫通させる。
第二加熱板84は、第二収容部82に収容されている。第二加熱板84は、例えば金属材料を用いて形成されており、内部には赤外線装置やホットプレートなどの加熱装置が設けられている。第二加熱板84の温度は、例えば200℃〜800℃程度に調整可能である。第二加熱板84は、不図示の昇降機構によって第二収容部82とは別個にZ方向への移動が可能に設けられている。第二加熱板84をZ方向へ移動させることにより、第二加熱板84と基板Sとの間隔を調整できるようになっている。
リフト部85は、アーム部71(図1及び図2参照)と第一加熱板83との間で基板Sを移動させる。リフト部85は、複数の支持ピン85aと、当該支持ピン85aを保持してZ方向に移動可能な移動部85bとを有している。図示を判別しやすくするため、図8では支持ピン85aが2つ設けられた構成が示されているが、実際には例えば16個配置させることができる。第一加熱板83に設けられる複数の貫通孔83aは、Z方向視で複数の支持ピン85aに対応する位置に配置されている。
封止部86は、第一収容部81の縁部81aに形成されている。封止部86としては、例えば樹脂材料などを用いて形成されたOリングを用いることができる。封止部86は、第二収容部82の縁部82aが第一収容部81の縁部81aに重ねられた状態で、当該第一収容部81と第二収容部82との間を封止する。このため、第一収容部81及び第二収容部82の内部を密閉することができる。
気体供給部87は、処理室60aに窒素ガスなどを供給する。気体供給部87は、加熱チャンバー70の+Z側の面に接続されている。気体供給部87は、ガスボンベやガス管などの気体供給源87aと、当該気体供給源87aと第二収容部82とを接続する接続管87bとを有している。気体供給源87aは、窒素ガスの供給源と、カルコゲン元素を含む気体(例、硫化水素、セレン化水素)の供給源とを有している。尚、気体供給源87aが他のガスの供給源を有する構成であってもよい。
排気部88は、処理室60aを吸引し、処理室60aの気体を加熱チャンバー70の外部に排出する。排気部88は、加熱チャンバー70の−Z側の面に接続されている。排気部88は、ポンプなどの吸引源88aと、当該吸引源88aと第一収容部81とを接続する接続管88bとを有している。
また、本実施形態では、加熱チャンバー70内には、気体濃度検出部SR1、SR2が設けられている。気体濃度検出部SR1及びSR2は、加熱チャンバー70に収容される基板の周囲の雰囲気のうちカルコゲン元素を含む気体の濃度を検出する。また、気体濃度検出部SR1、SR2は、検出結果を制御部CONTに送信する。
本実施形態では、気体濃度検出部SR1、SR2は、カルコゲン元素として、硫黄及びセレンのうち少なくとも一方を含む気体を検出可能である。このような気体としては、例えば硫化水素やセレン化水素などが挙げられる。気体濃度検出部SR1、SR2は、それぞれ、硫化水素を検出するセンサ及びセレン化水素を検出するセンサのうち少なくとも一方を有している。また、気体濃度検出部SR1は、昇華した単体の硫黄やセレンを検出可能なセンサを有していてもよい。
気体濃度検出部SR1は、加熱チャンバー70のうち第二収容部82の天井部82bに設けられている。気体濃度検出部SR1の検出面SRaは、−Z側に向けられており、基板Sが載置される第二加熱板84に対向するように配置されている。この配置により、基板Sのうち液状体が塗布された面に対向して気体濃度検出部SR1が配置されることになる。気体濃度検出部SR1は、気体供給部87の接続管87bから供給される気体を直接受ける領域から外れた位置に配置されることが好ましい。したがって、図8に示す位置よりも第二収容部82の壁部側に配置された構成であってもよい。また、気体濃度検出部SR1と接続管87bとの間に気体を遮蔽する遮蔽部(不図示)が配置されていてもよい。
尚、基板Sの上記面に対向配置される位置であれば、気体濃度検出部SR1の位置は第二収容部82に限られず、他の位置に配置されてもよい。このような他の位置としては、例えば、第二収容部82の一部から第二加熱板84の−Z側に不図示の支持部材が引き伸ばされた構成とし、この支持部材に気体濃度検出部SR1が取り付けられた構成としてもよい。また、気体濃度検出部SR1が第二収容部82の天井部82bとは異なる部分(例、壁部など)に配置された構成であってもよい。また、気体濃度検出部SR1、SR2に接続される配線部分を熱から保護する保護部(断熱カバー、冷却機構などを含む)が設けられていてもよい。
一方、気体濃度検出部SR2は、加熱チャンバー70のうち第一収容部81の底部81bに設けられている。気体濃度検出部SR2は、排気部88の接続管88bの近傍に配置されている。気体濃度検出部SR2の検出面SRbは、+Z側に向けられている。尚、気体濃度検出部SR2は、接続管88bの内部に設けられた構成であってもよい。
また、本実施形態では、加熱チャンバー70に固体供給部89が設けられている。固体供給部89は、加熱チャンバー70の内部に、カルコゲン元素を含む固体を供給する。このようなカルコゲン元素としては、例えば硫黄、セレンの固体などが挙げられる。図8では、一例として、固体供給部89が第一収容部81の側部から底部81bに固体を供給する構成を示しているが、これに限られることはない。例えば、第二収容部82の天井部82b側から固体を加熱チャンバー70内に供給する構成であってもよい。また、第一収容部81及び第二収容部82の少なくとも一方に、固体を配置する固体配置部(台状、棚状など)を予め形成しておき、固体供給部89が当該固体配置部に固体を配置する構成であってもよい。また、開閉可能な蓋を有し上記固体を収容した容器又は収容部を加熱チャンバー70の内部に配置しておき、加熱チャンバー70の内部に固体を供給する場合には容器の蓋を開き、固体を供給しない場合には蓋を閉じる構成としてもよい。
(基板搬送経路)
図1に示すように、基板供給回収部LUの第二開口部12、塗布処理部CTの第一開口部21並びに第二開口部22、減圧乾燥部VDの第一開口部51並びに第二開口部52、焼成部BKの開口部61は、X方向に平行な直線上に並んで設けられている。このため、基板Sは、X方向に直線上に移動する。また、図2に示すように、基板Sが基板供給回収部LUから焼成部BKの加熱チャンバー70に収容されるまでの経路においては、Z方向の位置が保持されている。このため、基板Sによる周囲の気体の攪拌が抑制される。
(アンチチャンバー)
図1に示すように、第一チャンバーCB1には、アンチチャンバーAL1〜AL3が接続されている。
アンチチャンバーAL1〜AL3は、第一チャンバーCB1の内外を連通して設けられている。アンチチャンバーAL1〜AL3は、それぞれ処理室20aの構成要素を第一チャンバーCB1の外部へ取り出したり、第一チャンバーCB1の外部から処理室20aに当該構成要素を入れ込んだりするための経路である。
アンチチャンバーAL1は、塗布部31に接続されている。塗布部31に設けられるノズルNZは、アンチチャンバーAL1を介して処理室20aへの出し入れが可能となっている。
アンチチャンバーAL2は、液状体供給部33に接続されている。液状体供給部33では、アンチチャンバーAL2を介して処理室20aへの出し入れが可能となっている。
アンチチャンバーAL3は、廃液貯留部35に接続されている。廃液貯留部35では、アンチチャンバーAL3を介して液体を処理室20aに出し入れ可能となっている。また、アンチチャンバーAL3は、基板Sが通過可能な寸法に形成されている。このため、例えば塗布処理部CTにおいて液状体の試し塗りを行う場合、アンチチャンバーAL3から未処理の基板Sを処理室20aに供給することが可能である。また、試し塗りを行った後の基板SをアンチチャンバーAL3から取り出すことが可能である。また、緊急時などにアンチチャンバーAL3から臨時に基板Sを取り出すことも可能である。
また、第二チャンバーCB2には、アンチチャンバーAL4が接続されている。
アンチチャンバーAL4は、加熱チャンバー70に接続されている。アンチチャンバーAL4は、基板Sが通過可能な寸法に形成されている。このため、例えば加熱チャンバー70において基板Sの加熱を行う場合、アンチチャンバーAL4から基板Sを処理室60aに供給することが可能である。また、加熱処理を行った後の基板SをアンチチャンバーAL4から取り出すことが可能である。
(グローブ部)
図1に示すように、第一チャンバーCB1には、グローブ部GX1が接続されている。また、第二チャンバーCB2には、グローブ部GX2が接続されている。
グローブ部GX1及びGX2は、作業者が第一チャンバーCB1及び第二チャンバーCB2内にアクセスするための部分である。作業者がグローブ部GX1及びGX2内に手を挿入することにより、第一チャンバーCB1及び第二チャンバーCB2内のメンテナンス動作などを行うことができるようになっている。グローブ部GX1及びGX2は、袋状に形成されている。グローブ部GX1及びGX2は、それぞれ第一チャンバーCB1及び第二チャンバーCB2の複数個所に配置されている。グローブ部GX1及びGX2内に作業者が手を入れたか否かを検出するセンサなどが第一チャンバーCB1及び第二チャンバーCB2内に配置されていても構わない。
(ゲートバルブ)
図1及び図2に示すように、基板供給回収部LUの第二開口部12と塗布処理部CTの第一開口部21との間には、ゲートバルブV1が設けられている。ゲートバルブV1は、不図示の駆動部によってZ方向に移動可能に設けられている。ゲートバルブV1をZ方向に移動させることで、基板供給回収部LUの第二開口部12と塗布処理部CTの第一開口部21とが同時に開放又は閉塞される。第二開口部12及び第一開口部21が同時に開放されると、これら第二開口部12と第一開口部21との間で基板Sの移動が可能となる。
第一チャンバーCB1の第二開口部22と第三チャンバーCB3の第一開口部51との間には、ゲートバルブV2が設けられている。ゲートバルブV2は、不図示の駆動部によってZ方向に移動可能に設けられている。ゲートバルブV2をZ方向に移動させることで、第一チャンバーCB1の第二開口部22と第三チャンバーCB3の第一開口部51とが同時に開放又は閉塞される。第二開口部22及び第一開口部51が同時に開放されると、これら第二開口部22と第一開口部51との間で基板Sの移動が可能となる。
第三チャンバーCB3の第二開口部52と第二チャンバーCB2の開口部61との間には、ゲートバルブV3が設けられている。ゲートバルブV3は、不図示の駆動部によってZ方向に移動可能に設けられている。ゲートバルブV3をZ方向に移動させることで、第三チャンバーCB3の第二開口部52と第二チャンバーCB2の開口部61とが同時に開放又は閉塞される。第二開口部52及び開口部61が同時に開放されると、これら第二開口部52と開口部61との間で基板Sの移動が可能となる。
(制御装置)
制御部CONTは、塗布装置CTRを統括的に制御する部分である。具体的には、基板供給回収部LU、塗布処理部CT、減圧乾燥部VD、焼成部BKにおける動作、ゲートバルブV1〜V3の動作などを制御する。調整動作の一例として、制御部CONTは、気体濃度検出部SR1,SR2による検出結果に基づいて、気体供給部68の供給量を調整する。制御部CONTは、処理時間の計測等に用いる不図示のタイマーなどを有している。
(塗布方法)
次に、本実施形態に係る塗布方法を説明する。本実施形態では、上記のように構成された塗布装置CTRを用いて基板S上に、金属を含む塗布膜を形成する。塗布装置CTRの各部で行われる動作は、制御部CONTによって制御される。
制御部CONTは、まず、外部から基板供給回収部LUに基板Sを搬入させる。この場合、制御部CONTは、ゲートバルブV1を閉塞された状態として、蓋部14を開けて基板Sをチャンバー10の収容室10aに収容させる。基板Sが収容室10aに収容された後、制御部CONTは、蓋部14を閉じさせる。
蓋部14が閉じられた後、制御部CONTは、ゲートバルブV1を開放させ、チャンバー10の収容室10aと塗布処理部CTの第一チャンバーCB1の処理室20aとを連通させる。ゲートバルブV1を開放させた後、制御部CONTは、基板搬送部15を用いて基板SをX方向へ搬送する。
第一チャンバーCB1の処理室20aに基板Sの一部が挿入された後、制御部CONTは、基板搬送部25を用いて基板Sを処理室20aに完全に搬入させる。基板Sが搬入された後、制御部CONTは、ゲートバルブV1を閉塞させる。制御部CONTは、ゲートバルブV1を閉塞させた後、基板Sを処理ステージ28へと搬送する。
図9〜図13は、本実施形態に係る塗布装置CTRの塗布処理の過程を示す図である。
図9に示すように、基板Sが処理ステージ28上に載置されると、塗布処理部CTにおいて塗布処理が行われる。当該塗布処理に先立って、制御部CONTは、ゲートバルブV1及びV2が閉塞された状態とし、気体供給部37a及び排気部37b(図1及び図2参照)を用いて不活性ガスの供給及び吸引を行わせる。
この動作により、処理室20aの雰囲気及び圧力が調整される。処理室20aの雰囲気及び圧力の調整後、制御部CONTは、ノズル駆動部NA(図9では不図示)を用いてノズルNZをノズル待機部44からノズル先端管理部45へと移動させる。制御部CONTは、以後塗布処理の間、処理室20aの雰囲気及び圧力の調整動作を継続して行わせる。
ノズルNZがノズル先端管理部45に到達した後、制御部CONTは、図10に示すように、ノズルNZに対して予備吐出動作を行わせる。予備吐出動作では、制御部CONTは、吐出口OPから液状体Qを吐出させる。予備吐出動作の後、制御部CONTは、図11に示すように、払拭部45aをガイドレール45bに沿ってX方向に移動させ、ノズルNZの先端TP及びその近傍の傾斜部を払拭させる。
ノズルNZの先端TPを払拭させた後、制御部CONTは、ノズルNZを処理ステージ28へ移動させる。ノズルNZの吐出口OPが基板Sの−Y側端部に到達した後、制御部CONTは、図12に示すように、ノズルNZを+Y方向に所定速度で移動させつつ、吐出口OPから基板Sへ向けて液状体Qを吐出させる。この動作により、基板S上には液状体Qの塗布膜Fが形成される。
基板Sの所定領域に液状体Qの塗布膜Fを形成した後、制御部CONTは、図13に示すように、基板搬送部25を用いて基板Sを処理ステージ28から第二チャンバーCB2へと+X方向に移動させる。また、制御部CONTは、ノズルNZを−Y方向へ移動させ、ノズル待機部44へと戻す。
図14〜図17は、本実施形態に係る塗布装置CTRの減圧乾燥処理の過程を示す図である。
基板Sが第一チャンバーCB1の第二開口部22に到達した後、制御部CONTは、図14に示すように、ゲートバルブV2を開放させ、基板Sを第一チャンバーCB1から第二チャンバーCB2へと搬送させる。尚、当該搬送ステップを行う際、基板Sは接続部CNに配置される第三チャンバーCB3を経由する。制御部CONTは、基板Sが第三チャンバーCB3を通過する際に、当該基板Sに対して減圧乾燥部VDを用いて乾燥処理を行わせる。具体的には、第三チャンバーCB3の処理室50aに基板Sが収容された後、制御部CONTは、図15に示すように、ゲートバルブV2を閉塞させる。
ゲートバルブV2を閉塞させた後、制御部CONTは、昇降機構53aを用いて加熱部53のZ方向の位置を調整させる。その後、制御部CONTは、図16に示すように、気体供給部58を用いて処理室50aの雰囲気を調整させると共に、排気部59を用いて処理室50aを減圧させる。この動作により処理室50aが減圧すると、基板Sに形成された塗布膜Fに含まれる溶媒の蒸発が促進され、塗布膜Fが乾燥する。尚、制御部CONTは、排気部59を用いて処理室50aを減圧する減圧動作を行わせる間に、昇降機構53aを用いて加熱部53のZ方向の位置を調整させても構わない。
また、制御部CONTは、図16に示すように、加熱部53を用いて基板S上の塗布膜Fを加熱する。この動作により、基板S上の塗布膜Fに含まれる溶媒の蒸発が促進され、減圧下での乾燥処理を短時間で行うことができる。制御部CONTは、加熱部53によって加熱動作を行う間に、昇降機構53aを用いて加熱部53のZ方向の位置を調整させても構わない。
減圧乾燥処理が行われた後、制御部CONTは、図17に示すように、ゲートバルブV3を開放させ、基板Sを接続部CNから第二チャンバーCB2へと搬送させる。基板Sが第二チャンバーCB2の処理室60aに収容された後、制御部CONTはゲートバルブV3を閉塞させる。
図18〜図22は、本実施形態に係る塗布装置CTRの焼成処理の過程を示す図である。
基板支持部72aの移動により、図18に示すように、基板Sが第一加熱板83上の中央部に配置される。その後、制御部CONTは、図19に示すように、リフト部85を+Z方向に移動させる。この動作により、基板Sは搬送アーム72の基板支持部72aから離れ、リフト部85の複数の支持ピン85aに支持される。このようにして基板Sが基板支持部72aからリフト部85へと渡される。基板Sがリフト部85の支持ピン85aによって支持された後、制御部CONTは、基板支持部72aを加熱チャンバー70の外部へ−X方向に退避させる。
基板支持部72aを退避させた後、制御部CONTは、図20に示すように、リフト部85を−Z方向に移動させると共に、第二収容部82を−Z方向に移動させる。この動作により、第二収容部82の縁部82aが第一収容部81の縁部81aに重なり、縁部82aと縁部81aとの間で封止部86が挟まれた状態となる。このため、第一収容部81、第二収容部82及び封止部86によって密閉された焼成室80が形成される(収容ステップ)。
焼成室80を形成した後、制御部CONTは、図21に示すように、リフト部85を−Z方向へ移動させて基板Sを第一加熱板83上に載置させる。基板Sが第一加熱板83上に載置された後、制御部CONTは、第二加熱板84を−Z方向に移動させ、第二加熱板84と基板Sとを近づける。制御部CONTは、適宜第二加熱板84のZ方向の位置を調整させる。
第二加熱板84のZ方向の位置を調整させた後、制御部CONTは、図22に示すように、気体供給部87を用いて焼成室80に窒素ガスや硫化水素ガス、セレン化水素ガスを供給すると共に、排気部88を用いて焼成室80を吸引させる。この動作により、焼成室80の雰囲気及び圧力が調整されると共に、第二収容部82から第一収容部81にかけて窒素ガス、硫化水素ガス、セレン化水素ガスの気流が形成される。窒素ガス、硫化水素ガス、セレン化水素ガスの気流が形成された状態で、制御部CONTは、第一加熱板83及び第二加熱板84を作動させ、基板Sの焼成動作を行わせる(加熱ステップ)。この動作により、基板Sの塗布膜Fから溶媒成分が蒸発すると共に、塗布膜Fに含まれる気泡などが除去される。また、窒素ガス、硫化水素ガス、セレン化水素ガスの気流により、塗布膜Fから蒸発した溶媒成分や気泡などが押し流され、排気部88から吸引される。
この基板Sの焼成動作において、制御部CONTは、加熱チャンバー70内の気体のうち硫黄元素、セレン元素を含む所定気体(例、硫化水素ガス、セレン化水素ガス)の濃度を検出させる(検出ステップ)。制御部CONTは、この検出に際して、気体濃度検出部SR1、SR2を用いる。制御部CONTは、気体濃度検出部SR1、SR2は、気体供給部87から焼成室80に硫化水素ガス、セレン化水素ガスが供給された後、気体濃度検出部SR1、SR2を作動させ、この硫化水素ガス、セレン化水素ガスの濃度を検出させる。気体濃度検出部SR1、SR2では、硫化水素ガス、セレン化水素ガスの濃度を検出し、検出結果が制御部CONTに送信される。
気体濃度検出部SR1により、基板Sのうち液状体Fが塗布された面に対向する位置で検出が行われるため、基板Sの周囲における硫化水素ガス、セレン化水素ガスの濃度が効率的に検出される。また、気体濃度検出部SR2により、接続管88bから排気される気体に含まれる硫化水素ガス、セレン化水素ガスの濃度が検出されることとなる。
制御部CONTは、検出結果に基づいて、加熱チャンバー70内(焼成室80内)の硫化水素ガス、セレン化水素ガスの濃度を調整する(調整ステップ)。この調整において、制御部CONTは、制御部CONTは、検出結果が予め設定された下限側の第一閾値を超えており、予め設定された上限側の第二閾値を下回る場合、上記のように硫化水素ガス、セレン化水素ガスの供給を継続しつつ、加熱動作を行わせる。
一方、検出結果が第一閾値(下限側閾値)を下回る場合、制御部CONTは、気体供給部87を用いて、加熱チャンバー70内に硫化水素ガス、セレン化水素ガスを供給する(供給ステップ)。この供給ステップは、加熱チャンバー70に供給されている硫化水素ガス、セレン化水素ガスの供給量を増加させることを含む。制御部CONTは、検出結果が当該第一閾値を超えるまで、硫化水素ガス、セレン化水素ガスの供給量を増加させたまま維持する。
また、検出結果が第二閾値(上限側閾値)を超える場合には、気体供給部87による硫化水素ガス、セレン化水素ガスの供給量を低下させる動作、硫化水素ガス、セレン化水素ガスの供給を停止させる動作、及び、排気部88を用いて加熱チャンバー70内の気体を排気させる動作、のいずれかを行わせることで、加熱チャンバー70内の硫化水素ガス、セレン化水素ガスの濃度を低下させる。制御部CONTは、検出結果が当該第二閾値を下回るまで、硫化水素ガス、セレン化水素ガスの供給量の低下、供給の停止、排気(排気ステップ)の少なくとも1つを行わせる。
尚、上記焼成動作においては、塗布膜Fに含まれる金属成分のうち少なくとも一種類の成分を融点以上まで加熱し、塗布膜Fの少なくとも一部を溶解させる。例えば、塗布膜FがCZTS型の太陽電池に用いられる場合であれば、塗布膜Fを構成する成分のうち、Te、S、Seについて融点以上まで加熱し、これらの物質を液状化させて塗布膜Fを凝集させる。その後、塗布膜Fが固形化する温度まで当該塗布膜Fを冷却する。塗布膜Fを固形化することで、当該塗布膜Fの強度が高められることになる。
このような焼成動作が完了した後、制御部CONTは、基板Sを−X方向へ搬送させる。具体的には、加熱チャンバー70から基板搬送部65を経て焼成部BKから搬出され、減圧乾燥部VD、塗布処理部CTを経て基板供給回収部LUへ戻される。基板Sが基板供給回収部LUへ戻された後、制御部CONTは、ゲートバルブV1を閉塞させた状態で蓋部14を開放させる。その後、作業者は、チャンバー10内の基板Sを回収し、新たな基板Sをチャンバー10の収容室10aに収容させる。
尚、基板Sが基板供給回収部LUへ戻された後、基板Sに形成された塗布膜F上に更に別の塗布膜を重ねて形成する場合、制御部CONTは、再度基板Sを塗布処理部CTへ搬送させ、塗布処理、減圧乾燥処理及び焼成処理を繰り返して行わせる。このようにして基板S上に塗布膜Fが積層される。
このような一連の動作のうち、塗布処理部CTの動作について図23及び図24を用いて説明する。尚、図23及び図24において、便宜上、切替制御部104及び基板Sの図示は省略している。
本実施形態に係る塗布方法は、金属及び溶媒を含む液状体を、塗布部31に設けられるノズルNZに対して、液状体供給部33から流通部100を介して供給する液状体供給ステップと、供給された液状体をノズルNZから基板Sに吐出する吐出ステップと、液状体供給部33に代えて洗浄液供給部34を流通部100に接続させ、ノズルNZに対して洗浄液を供給する洗浄液供給ステップと、を含む。
まず、図23を用いて、液状体供給ステップ及び吐出ステップを説明する。すなわち、液状体QをノズルNZに供給し、ノズルNZから基板Sに対して液状体Qを吐出する場合を説明する。
図23は、塗布処理部CTの吐出動作を説明するための配管図である。
制御部CONTは、図23に示すように、第一液状体収容部33aに対して圧力を加え、第一液状体収容部33aに収容される液状体を送出させる。この動作により、液状体は配管101及び注入口101aを介してエアベントタンク102に流入する。
制御部CONTは、エアベントタンク102を用いて液状体から気体を除去させる。その後、制御部CONTは、エアベントタンク102の下流側の配管103へ液状体を送出させる。配管103を流通する液状体は、フィルタ103aによって異物が除去された状態で、吐出ポンプ106に到達する。
液状体が吐出ポンプ106に到達した後、制御部CONTは、吐出ポンプ106を作動させ、液状体を配管107へと送出させる。配管107へ送出された液状体は、ノズル管108及びノズル管109へ分岐して流れ込み、注入口108a及び注入口109aを介してノズルNZの内部に流入する。ノズル管109を流れる液状体は、通気部NZhを介してノズルNZの内部に流入する(液状体供給ステップ)。
その後、制御部CONTは、吐出ポンプ106の圧力を調整することにより、ノズルNZから液状体Qを吐出させる。吐出された液状体Qは、例えば基板S上に配置され、塗布膜が形成される(吐出ステップ)。
次に、図24を用いて、洗浄液供給ステップを説明する。すなわち、洗浄液によって流通部100及びノズルNZを洗浄する場合を説明する。
図24は、塗布処理部CTの洗浄動作を説明するための配管図である。
制御部CONTは、図24に示すように、予め洗浄液供給部34と配管101の上流側の端部とが接続された状態にしておく。具体的に、制御部CONTは、切替制御部104(図6参照)に、所定のタイミング(例えば第一液状体収容部33aを交換するタイミング)で、配管101の上流側の端部の接続先を、第一液状体収容部33aと洗浄液供給部34との間で切り替えさせる(切替ステップ)。
また、制御部CONTは、ノズルNZを廃液収容部35aの上方(+Z方向側)に配置させ、ノズルNZの先端TPを廃液収容部35aに向けた状態としておく。
この状態で、制御部CONTは、洗浄液供給部34に対して圧力を加え、洗浄液供給部34から配管101へと洗浄液を送出させる。この動作により、洗浄液は配管101及び注入口101aを介してエアベントタンク102に流入する。
その後、制御部CONTは、エアベントタンク102の下流側の配管103へ洗浄液を送出させる。配管103を流通する洗浄液は、フィルタ103aを介して吐出ポンプ106に到達する。
洗浄液が吐出ポンプ106に到達した後、制御部CONTは、吐出ポンプ106を作動させ、洗浄液を配管107へと送出させる。配管107へ送出された洗浄液は、ノズル管108及びノズル管109へ分岐して流れ込み、注入口108a及び注入口109aを介してノズルNZの内部に流入する。ノズル管109を流れる洗浄液は、通気部NZhを介してノズルNZの内部に流入する(洗浄液供給ステップ)。
その後、制御部CONTは、吐出ポンプ106の圧力を調整することにより、ノズルNZから洗浄液Rを吐出させる。吐出された洗浄液Rは、ノズルNZの下方に配置された廃液収容部35aに収容される。制御部CONTは、エアオペバルブ111aを開いた状態とし、ケミカルポンプ112を作動させることにより、廃液収容部35aに収容された洗浄液Rを廃液貯留部35へ吸引させる。
以上の動作により、洗浄液が配管101、エアベントタンク102、配管103、吐出ポンプ106、配管107、ノズル管108及びノズル管109を介してノズルNZの内部に供給されるため、これらの経路及びノズルNZの内部が洗浄される。洗浄後の廃液(液状体及び洗浄液の混合物等)は、配管111を介して廃液貯留部35に回収される。
制御部CONTは、洗浄液による洗浄動作後、ノズルNZの内部を通気させるようにしても構わない。この場合、不図示の気体供給部を流通部100に接続し、流通部100に気体を供給させた状態で通気部NZhを外部に開放させる。この動作により、ノズルNZ内の気体がノズルNZの外部に噴出されるため、ノズルNZ内部の異物を放出することができる。
以上のように、本実施形態によれば、液状体供給部33からノズルNZまでの間の流通部100に液状体が残存しても、液状体供給部33に代えて洗浄液供給部34を流通部100に接続させ、ノズルNZに対して洗浄液を供給することで、流通部100に残存した液状体を排出して、流通部100を洗浄することができる。そのため、新たな液状体をノズルNZに供給した際に、流通部100において残存した液状体と新たな液状体とが混じり合ってしまうことを抑制することができる。よって、塗布膜の性質にバラツキが生じることを抑制することができる。
また、洗浄液として、液状体に含まれる溶媒を洗浄液として利用することができるので、別個に洗浄液を用いる必要がなくなる。
また、流通部100の接続先を、所定のタイミングで液状体供給部33と洗浄液供給部34との間で切り替えることで、所定のタイミングで、流通部100に残存した液状体を排出して、流通部100を洗浄することができる。
また、所定のタイミングが、液状体供給部33を交換するタイミング及び塗布部31の吐出動作が待機状態となるタイミングのうち少なくとも一方を含むことで、液状体供給部33を交換するタイミング又は塗布部31の吐出動作が待機状態となるタイミングで、流通部100に残存した液状体を排出して、流通部100を洗浄することができる。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態に記載のエアベントタンク102において、不図示の減圧ライン及びエアオペバルブが設けられた構成であっても構わない。この構成より、タンク内を簡易的に脱気させることができる。
また、エアベントタンク102内に不図示の液状体量検出部が設けられた構成であっても構わない。当該液状体量検出部は、液状体がタンク内の容量一杯まで収容されているか否かを検出する。液状体がタンク内の容量一杯まで収容されている場合、新たな液状体をタンク内に回収しないように制御を行うことができる。
また、エアベントタンク102に不図示の粘度検出部などの検出機器が設けられた構成であっても構わない。粘度の検出により、エアベントタンク102に収容された液状体が、粘度の面で使用可能か否かの判断を行わせることができる。なお、当該判断により、液状体の使用が不可能であると判断される場合、上記実施形態に記載のドレインラインを介して液状体を排出させることができる。
(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態について、図25〜図27を用いて説明する。
図25は、本発明の第二実施形態に係る塗布処理部CT2の流路構成を示す配管図である。
第二実施形態では、第一実施形態に対して、循環部200を更に備える点で特に異なる。図25において、第一実施形態と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図25に示すように、本実施形態に係る塗布処理部CT2には、塗布部31、液状体供給部33、流通部100、収容部110、洗浄液供給部34、切替制御部104及び循環部200が設けられている。
循環部200は、流通部100及び塗布部31のうち少なくとも一方から洗浄液を回収し、回収した洗浄液を流通部100及び塗布部31のうち少なくとも一方に供給する。
循環部200は、配管201、ケミカルポンプ202、配管203及び配管204を有している。配管201は、廃液収容部35aと廃液貯留部35とを接続する配管111から分岐するように設けられている。配管201は、注入口201aを介してケミカルポンプ202に接続されている。
ケミカルポンプ202は、配管111から配管201へ洗浄液を吸引する。ケミカルポンプ202の吸引力により、配管111を流通する洗浄液が配管201へと流れ込むようになっている。配管203は、ケミカルポンプ202とエアベントタンク102とを接続する。
配管204は、ノズル管109のうち注入口109aと通気部NZhとの間に接続されている。配管204は、エアオペバルブ204aを介して配管203に接続されている。エアオペバルブ204aの開閉により、ノズルNZの内部に保持される洗浄液がノズル管109から配管204へと流れるようになっている。
本実施形態では、ノズルNZから吐出された洗浄液は、配管201、ケミカルポンプ202及び配管203を介して、エアベントタンク102に供給される構成となっている。したがって、配管201、ケミカルポンプ202及び配管203は、ノズルNZから吐出された洗浄液を回収する第一回収部205を構成する。
また、ノズルNZの内部に保持された洗浄液は、エアオペバルブ204a、配管204及び配管203を介して、エアベントタンク102に供給される構成となっている。したがって、配管204、エアオペバルブ204a及び配管203は、ノズルNZの内部に保持された洗浄液を回収する第二回収部206を構成する。第二回収部206は、ノズルNZの内外を連通する通気部NZhを介して洗浄液を回収する。
本実施形態に係る塗布処理部CT2の動作について図26及び図27を用いて説明する。尚、図26及び図27において、便宜上、切替制御部104の図示は省略している。
本実施形態に係る塗布方法は、流通部100及び塗布部31のうち少なくとも一方から洗浄液を回収し、回収した洗浄液を流通部100及び塗布部31のうち少なくとも一方に供給する循環ステップを更に含む。
以下、循環ステップについて説明する。循環ステップの一例として、図26を用いて、ノズルNZから吐出された洗浄液を回収する第一回収ステップを説明する。
図26は、第一回収ステップにおける塗布処理部CT2の回収動作を説明するための配管図である。
制御部CONTは、図26に示すように、予め洗浄液供給部34と配管101の上流側の端部とが接続された状態にしておく。また、制御部CONTは、ノズルNZを廃液収容部35aの上方(+Z方向側)に配置させ、ノズルNZの先端TPを廃液収容部35aに向けた状態としておく。
この状態で、制御部CONTは、洗浄液によって流通部100及びノズルNZを洗浄する場合(洗浄液供給ステップ)と同様の制御を行うことにより、ノズルNZから洗浄液Rを吐出させる。吐出された洗浄液Rは、ノズルNZの下方に配置された廃液収容部35aに収容される。
この状態で、制御部CONTは、ケミカルポンプ202を作動させる。この場合、ケミカルポンプ202の吸引力により、廃液収容部35aに収容された洗浄液が、配管111を介して配管201へと流れ込む。その後、制御部CONTがケミカルポンプ202の吸引力を調整することにより、配管201へ流れ込んだ洗浄液は、注入口201aを介してケミカルポンプ202及び配管203へと流通し、エアベントタンク102へ戻される。
このような動作により、洗浄液が配管101、エアベントタンク102、配管103、吐出ポンプ106、配管107、ノズル管108及びノズル管109を介してノズルNZの内部に供給された後にノズルNZから吐出され、ノズルNZから吐出された洗浄液が廃液収容部35a、配管111、配管201、ケミカルポンプ202及び配管203を介してエアベントタンク102に戻されるため、これらの経路及びノズルNZの内部が洗浄される。
次に、循環ステップの他の例として、図27を用いて、ノズルNZの内部に保持された洗浄液を回収する第二回収ステップを説明する。
図27は、第二回収ステップにおける塗布処理部CT2の回収動作を説明するための配管図である。
制御部CONTは、図27に示すように、予め洗浄液供給部34と配管101の上流側の端部とが接続された状態にしておく。
この状態で、制御部CONTは、洗浄液によって流通部100及びノズルNZを洗浄する場合(洗浄液供給ステップ)と同様の制御を行うことにより、ノズルNZの内部に洗浄液を保持させる。
この状態で、制御部CONTは、ノズル管109に設けられた注入口109aの弁を閉じた状態とし、エアオペバルブ204aを開いた状態とする。その後、制御部CONTは、吐出ポンプ106を作動させることにより、ノズルNZの内部に保持される洗浄液がエアオペバルブ204aを介してノズル管109から配管204へと送出される。この動作により、洗浄液は、ノズル管108側からノズル管109側へノズルNZの内部を横切るように流れ、配管204へ流入する。
その後、制御部CONTが吐出ポンプ106の送出力を調整することにより、配管204へ流れ込んだ液状体は、配管203へ合流し、当該配管203を介してエアベントタンク102へ戻される。
このような動作により、洗浄液が配管101、エアベントタンク102、配管103、吐出ポンプ106、配管107、ノズル管108及びノズル管109を介してノズルNZの内部に供給され、ノズルNZの内部に保持された洗浄液がノズル管109、配管204及び配管203を介してエアベントタンク102に戻されるため、これらの経路及びノズルNZの内部が洗浄される。
以上のように、本実施形態によれば、回収した洗浄液を流通部100と塗布部31との間で循環させることで、流通部100と塗布部31との間を洗浄することができる。そのため、新たな液状体をノズルNZに供給した際に、流通部100と塗布部31において残存した液状体と新たな液状体とが混じり合ってしまうことを抑制することができる。よって、塗布膜の性質にバラツキが生じることを抑制することができる。
また、ノズルNZから吐出された洗浄液を回収することができるので、洗浄液を無駄なく利用することができる。
また、ノズルNZの内部に保持された洗浄液を回収することができるので、洗浄液を無駄なく利用することができる。
また、ノズルNZの内外を連通する通気部NZhを介して洗浄液を回収することができるので、ノズルNZの内部に保持された洗浄液を漏れなく利用することができる。
(第三実施形態)
次に、本発明の第三実施形態について、図28を用いて説明する。
図28は、本発明の第三実施形態に係る塗布処理部CT3の流路構成を示す配管図である。
第三実施形態では、第二実施形態に対して、第三回収部208を更に備える点で特に異なる。図28において、第二実施形態と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第二実施形態では、ノズルNZから吐出された洗浄液及びノズルNZの内部に保持された洗浄液を回収する例、すなわち、ノズルNZを介した洗浄液を回収して循環させる構成を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、図28に示すように、流通部100の一部(図28の例では配管107)に配管207が接続された構成となっている。
配管207は、エアオペバルブ207aを介してエアベントタンク102に接続されている。制御部CONTは、エアオペバルブ207aを作動させることにより、配管107に配置される洗浄液を回収することができる(第三回収ステップ)。その後、回収した洗浄液を、配管207へ流入させることができる。このように、配管207及びエアオペバルブ207aは、第三回収部208を構成している。
本実施形態によれば、流通部100の洗浄液を回収することができるので、洗浄液を無駄無く利用することができる。
(第四実施形態)
次に、本発明の第四実施形態について、図29を用いて説明する。
図29は、本発明の第四実施形態に係る塗布処理部CT4の流路構成を示す配管図である。
第四実施形態では、第二実施形態に対して、貯留部105及び洗浄液流通部210を更に備える点で特に異なる。図29において、第二実施形態と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図29に示すように、貯留部105は、流通部100の一部(図29の例では配管103)に設けられている。貯留部105は、洗浄液を貯留する。配管209の一端は、配管203に接続されている。配管209の他端は、エアオペバルブ209aを介して貯留部105に接続されている。制御部CONTは、エアオペバルブ209aを作動させることにより、配管203に配置される洗浄液を回収し、回収した洗浄液を貯留部105へ流入させることができる(洗浄液流通ステップ)。このように、配管209及びエアオペバルブ209aは、洗浄液流通部210を構成している。
本実施形態によれば、回収した洗浄液を流通部100に設けられた貯留部105へ送ることができるので、洗浄液が流通部100において滞留することを抑制することができる。
尚、上記実施形態においては、循環部200の配管203がエアベントタンク102に接続されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、配管203が洗浄液供給部34に接続された構成であってもよいし、ノズルNZに接続された構成であってもよい。また、図30に示すように、配管203が配管107に接続された構成であってもよい。このように流通部100に配置される洗浄液を回収させて循環させる構成とすることもできる。
また、上記実施形態の構成に加えて、例えば、図31に示すように、エアベントタンク102の下流側に脱気機構151が設けられた構成であっても構わない。この場合、例えば、配管103に脱気機構151を配置させても構わない。この構成によれば、エアベントタンク102に液状体が貯留された構成(エアベントタンク102が貯留部である構成)において、当該エアベントタンク102に対して液状体の搬送方向の下流側において、当該液状体の脱気処理を行うことができる。
また、上記実施形態では、加熱チャンバー70内(焼成室80内)の硫化水素ガス、セレン化水素ガスの濃度の調整において、制御部CONTは、検出結果が第一閾値を下回る場合に、加熱チャンバー70内に供給する硫化水素ガス、セレン化水素ガスの供給量を増加させる動作を例に挙げて説明したが、これに限られることはない。
図32は、焼成処理の一工程を示す図である。図32に示すように、制御部CONTは、固体供給部89を用いて、加熱チャンバー70の内部に硫黄、セレンの単体を含む固体を供給させてもよい(供給ステップ)。この場合、加熱チャンバー70の内部に供給された固体に含まれる硫黄、セレンは、加熱チャンバー70内の熱によって昇華し、雰囲気中の硫黄元素濃度、セレン元素濃度の向上に寄与することとなる。
また、例えば、上記実施形態では、加熱チャンバー70の内部に気体濃度検出部SR1、SR2が配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることはない。例えば、加熱チャンバー70のうち所定位置の気体を加熱チャンバー70の外部に排気し、排気された気体に含まれる硫化水素やセレン化水素の濃度を検出する構成であってもよい。
また、例えば、上記実施形態では、焼成部BKに配置された加熱チャンバー70に気体濃度検出部SR1、SR2が配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることはない。例えば、第一チャンバーCB1と第二チャンバーCB2とを接続する第三チャンバーCB3に、上記気体濃度検出部SR1、SR2と同一構成の気体濃度検出部が配置された構成であってもよい。この場合、減圧乾燥部VDによる加熱時に雰囲気中の硫化水素ガス、セレン化水素ガスの濃度の検出、当該濃度の調整を行うようにすればよい。
また、例えば、気体濃度検出部SR1、SR2と同一構成の気体濃度検出部が、第一チャンバーCB1の内部に配置された構成であってもよい。塗布処理部CTによって塗布処理を行う際、カルコゲン元素を含む気体(例、硫化水素ガス、セレン化水素ガスなど)が発生する場合がある。したがって、塗布処理時においても、基板周囲の環境の変化を検知することが望ましい。
この場合、気体濃度検出部は、基板Sが第一チャンバーCB1に収容され(第一収容ステップ)、塗布処理部CTによって基板Sに対して液状体の塗布処理が行われる(第一処理ステップ)場合において、塗布処理時に雰囲気中の硫化水素ガス、セレン化水素ガスの濃度を検出(検出ステップ)することが可能である。
気体濃度検出部の位置は、例えばノズルNZの移動経路に沿った位置や、不図示の排気口を設けることで当該排気口又はその近傍の位置とすることができる。また、例えば、気体濃度検出部の位置が、液状体供給部33と廃液貯留部35との間の位置や、ノズル待機部44の+X側又は−X側の位置であってもよい。また、気体濃度検出部は、第一チャンバーCB1の外部(例、外壁)に配置されていてもよい。
尚、気体濃度検出部は、第一チャンバーCB1、第二チャンバーCB2(加熱チャンバー70)及び第三チャンバーCB3の内部のうち、少なくとも一つのチャンバー内に設けられた構成としてもよい。この場合、塗布処理、減圧乾燥処理及び加熱処理のうち少なくとも一つの処理時において、雰囲気中の硫化水素ガス、セレン化水素ガスの濃度の検出(検出ステップ)を行うことができ、当該濃度の調整を行うことができる。
また、上記実施形態においては、第二チャンバーCB2の焼成部BKにおいて焼成動作を行わせる構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図33に示すように、第二チャンバーCB2とは異なる位置に別途第四チャンバーCB4が設けられ、当該第四チャンバーCB4に設けられる加熱部HTによって基板Sを加熱する構成であっても構わない。
この場合、例えば基板Sに塗布膜Fを積層させた後、第四チャンバーCB4の加熱部HTにおいて、積層された塗布膜Fを焼成するための加熱処理(第二加熱ステップ)を行うようにすることができる。第二加熱ステップにおける加熱処理では、焼成部BKによる加熱処理よりも高い加熱温度で塗布膜Fを加熱する。この加熱処理により、積層された塗布膜Fの固形分(金属成分)を結晶化させることができるので、塗布膜Fの膜質を更に高めることができる。
尚、基板Sに塗布膜Fを積層させた後の加熱については、第二チャンバーCB2の焼成部BKにおいて行うようにしても構わない。この場合、焼成部BKでは、塗布膜Fの各層を焼成する場合の加熱温度よりも、積層させた後の塗布膜Fを焼成する場合の加熱温度の方が高くなるように制御すれば良い。
ここで、第四チャンバーCB4内に上記実施形態に記載の気体濃度検出部SR1、SR2と同一構成の気体濃度検出部SR3が設けられた構成とすることができる。この場合、第四チャンバーCB4内における加熱時に気体濃度検出部SR3によって硫化水素、セレン化水素の濃度を検出させることができる。また、気体濃度検出部SR3の検出結果に基づいて、第四チャンバーCB4の雰囲気を調整することもできる。
また、上記実施形態では、第三チャンバーCB3内において基板Sと加熱部53との距離を調整する昇降機構53aが加熱部53を移動させる構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、昇降機構53aが加熱部53のみならず、基板SをZ方向に移動可能な構成であっても構わない。また、昇降機構53aが基板SのみをZ方向に移動させる構成であっても構わない。
また、上記実施形態では、減圧乾燥部VDにおいて、基板Sの−Z側(鉛直方向下側)に加熱部53が配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば加熱部53が基板Sの+Z側(鉛直方向上側)に配置された構成であっても構わない。また、昇降機構53aを用いて、基板Sの−Z側の位置と基板Sの+Z側の位置との間を移動可能な構成としても構わない。この場合、加熱部53の形状として、基板搬送部55を構成する複数のローラー57を通過可能な構成(例えば、加熱部53に開口部が設けられている、など)となっていれば良い。
また、塗布装置CTRの構成として、例えば図34に示すように、基板供給回収部LUの+X側に、塗布処理部CTを有する第一チャンバーCB1、減圧乾燥部VDを有する接続部CN及び焼成部BKを有する第二チャンバーCB2が繰り返して配置された構成であっても構わない。
図34では、第一チャンバーCB1、接続部CN及び第二チャンバーCB2が3回繰り返して配置された構成が示されているが、これに限られることは無く、第一チャンバーCB1、接続部CN及び第二チャンバーCB2が2回繰り返して配置された構成や、第一チャンバーCB1、接続部CN及び第二チャンバーCB2が4回以上繰り返して配置された構成であっても構わない。
このような構成によれば、第一チャンバーCB1、接続部CN及び第二チャンバーCB2がX方向に直列に繰り返し設けられているため、基板Sを一方向(+X方向)に搬送すれば良く、基板SをX方向に往復させる必要が無いため、基板Sに対して塗布膜を積層する工程を連続して行うことができる。これにより、基板Sに対して効率的に塗布膜を形成することができる。
尚、上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、上記実施形態においては、塗布処理部CTの構成として、スリット型のノズルNZを用いた構成としたが、これに限られることは無く、例えば中央滴下型の塗布部を用いても構わないし、インクジェット型の塗布部を用いても構わない。また、例えば基板S上に配置される液状体をスキージなどを用いて拡散させて塗布する構成であっても構わない。
また、例えば、上記塗布装置CTRを用いた処理を行う場合、第一チャンバーCB1、第二チャンバーCB2、第三チャンバーCB3、加熱チャンバー70を含むチャンバー装置の少なくとも1つにおいて、動作時の所定のタイミング(例えば、チャンバー装置への基板Sの搬入前、搬出後、ノズルNZによる液状体Qの吐出前、吐出後、加熱部53による加熱前、加熱後、第一加熱板83、第二加熱板84による加熱前、加熱後など、各チャンバーにおける処理の前後を含む)又は非動作時に、必要に応じてメンテナンス処理や、チャンバー装置の周囲又は内部の状態を所定状態(例えば、初期状態、所定の雰囲気の状態、所定の温度状態など)にするための処理(例えば、構造物の移動、クリーニング、雰囲気調整、温度調整など)を適宜行ってもよい。
また、上記メンテナンス処理、上記所定状態にするための各処理等を行う場合には、例えば洗浄液などを用いた洗浄を行ってもよいし、気体供給部58、気体供給部87あるいはこれらに対応する構成を用いて、窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、空気、水蒸気などの各種ガスのうち少なくとも1つのガスあるいは他の種類のガスを適宜各チャンバー装置の周囲又は内部に供給してもよい。また、必要に応じて搬送系(例えば、ローラー、アームなど)を適宜作動させるようにしてもよい。
また、上記実施形態において、塗布装置CTRが一つの部屋に収容される構成である場合、当該部屋の雰囲気を調整する気体供給排出部が設けられた構成であっても構わない。この場合、当該気体供給排出部を用いて部屋の雰囲気中のヒドラジンなどを排出することができるため、部屋全体の雰囲気の清浄化を行うことができ、より確実に塗布環境の変化を抑制することができる。
尚、上記において実施形態又はその変形例として記載した各構成要素は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜組み合わせることができるし、また、組み合わされた複数の構成要素のうち一部の構成要素を適宜用いないようにすることもできる。
CTR…塗布装置 S…基板 CONT…制御部 NZ…ノズル NZh…通気部 Q…液状体 R…洗浄液 31…塗布部 33…液状体供給部 34…洗浄液供給部 35…廃液貯留部 100…流通部 104…切替制御部(制御部) 105…貯留部 200…循環部 205…第一回収部 206…第二回収部 208…第三回収部 210…洗浄液流通部

Claims (20)

  1. 金属及び溶媒を含む液状体を基板に吐出するノズルを有する塗布部と、
    前記塗布部に前記液状体を供給する液状体供給部と、
    前記塗布部と前記液状体供給部との間を接続し、前記液状体が流通する流通部と、
    前記流通部に接続可能に設けられ、前記流通部に洗浄液を供給する洗浄液供給部と
    を備える塗布装置。
  2. 前記流通部及び前記塗布部のうち少なくとも一方から前記洗浄液を回収し、回収した前記洗浄液を前記流通部及び前記塗布部のうち少なくとも一方に供給する循環部
    を更に備える請求項1に記載の塗布装置。
  3. 前記循環部は、前記ノズルから吐出された前記洗浄液を回収する第一回収部を有する
    請求項2に記載の塗布装置。
  4. 前記循環部は、前記ノズルの内部に保持された前記洗浄液を回収する第二回収部を有する
    請求項2又は請求項3に記載の塗布装置。
  5. 前記ノズルは、当該ノズルの内外を連通する通気部を有し、
    前記第二回収部は、前記通気部を介して前記洗浄液を回収する
    請求項4に記載の塗布装置。
  6. 前記循環部は、前記流通部から前記洗浄液を回収する第三回収部を有する
    請求項2から請求項5のうちいずれか一項に記載の塗布装置。
  7. 前記流通部は、前記洗浄液を貯留する貯留部を有し、
    前記循環部は、回収した前記洗浄液を前記貯留部に送る洗浄液流通部を有する
    請求項2から請求項6のうちいずれか一項に記載の塗布装置。
  8. 前記洗浄液として、前記溶媒が用いられる
    請求項1から請求項7のうちいずれか一項に記載の塗布装置。
  9. 前記流通部の接続先を、所定のタイミングで前記液状体供給部と前記洗浄液供給部との間で切り替える制御部を更に備える
    請求項1から請求項8のうちいずれか一項に記載の塗布装置。
  10. 前記所定のタイミングは、前記液状体供給部を交換するタイミング及び前記塗布部の吐出動作が待機状態となるタイミングのうち少なくとも一方を含む
    請求項9に記載の塗布装置。
  11. 金属及び溶媒を含む液状体を、塗布部に設けられるノズルに対して、液状体供給部から流通部を介して供給する液状体供給ステップと、
    供給された前記液状体を前記ノズルから基板に吐出する吐出ステップと、
    前記液状体供給部に代えて洗浄液供給部を前記流通部に接続させ、前記ノズルに対して洗浄液を供給する洗浄液供給ステップと
    を含む塗布方法。
  12. 前記流通部及び前記塗布部のうち少なくとも一方から前記洗浄液を回収し、回収した前記洗浄液を前記流通部及び前記塗布部のうち少なくとも一方に供給する循環ステップ
    を更に含む請求項11に記載の塗布方法。
  13. 前記循環ステップは、前記ノズルから吐出された前記洗浄液を回収する第一回収ステップを含む
    請求項12に記載の塗布方法。
  14. 前記循環ステップは、前記ノズルの内部に保持された前記洗浄液を回収する第二回収ステップを含む
    請求項12又は請求項13に記載の塗布方法。
  15. 前記ノズルは、当該ノズルの内外を連通する通気部を有し、
    前記第二回収ステップは、前記通気部を介して前記洗浄液を回収することを含む
    請求項14に記載の塗布方法。
  16. 前記循環ステップは、前記流通部から前記洗浄液を回収する第三回収ステップを含む
    請求項12から請求項15のうちいずれか一項に記載の塗布方法。
  17. 前記流通部は、前記洗浄液を貯留する貯留部を有し、
    前記循環ステップは、回収した前記洗浄液を前記貯留部に送る洗浄液流通ステップを含む
    請求項12から請求項16のうちいずれか一項に記載の塗布方法。
  18. 前記洗浄液として、前記溶媒が用いられる
    請求項11から請求項17のうちいずれか一項に記載の塗布方法。
  19. 前記流通部の接続先を、所定のタイミングで前記液状体供給部と前記洗浄液供給部との間で切り替える切替ステップを更に含む
    請求項11から請求項18のうちいずれか一項に記載の塗布方法。
  20. 前記所定のタイミングは、前記液状体供給部を交換するタイミング及び前記塗布部の吐出動作が待機状態となるタイミングのうち少なくとも一方を含む
    請求項19に記載の塗布方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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